[發(fā)明專利]采用定位系統(tǒng)的自然災(zāi)害探測方法

在審

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• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN111175845A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 張玲花
• 主分類號: G01V11/00
• 分類號: G01V11/00;G01S19/45;G08B21/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種探測準(zhǔn)確的自然災(zāi)害探測方法，其特征在于，采用的自然災(zāi)害探測裝置包括任務(wù)系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、探測系統(tǒng)和預(yù)警系統(tǒng)；所述任務(wù)系統(tǒng)用于確定探測區(qū)域和探測任務(wù)，并將探測任務(wù)發(fā)送給探測系統(tǒng)，所述定位系統(tǒng)用于獲取探測裝置的定位，并將定位發(fā)送給探測系統(tǒng)，所述探測系統(tǒng)根據(jù)探測任務(wù)，利用探測器對探測裝置位置處的自然災(zāi)害進行探測，所述探測器包括振動探測器、傾斜探測器和氣象探測器，所述預(yù)警系統(tǒng)根據(jù)探測情況發(fā)出自然災(zāi)害預(yù)警；

所述定位系統(tǒng)包括第一定位單元、第二定位單元、綜合定位單元和評價單元，所述第一定位單元基于全球定位系統(tǒng)獲取探測裝置的第一位置，所述第二定位單元基于激光測距儀獲取探測裝置的第二位置，所述綜合定位單元用于根據(jù)第一位置和第二位置確定探測裝置的定位，所述評價單元用于對定位精度進行評價；所述第二定位單元包括一次數(shù)據(jù)獲取單元、二次數(shù)據(jù)處理單元、三次特征提取單元和四次地圖匹配單元，所述一次數(shù)據(jù)獲取單元用于激光測距儀獲取周圍環(huán)境的激光掃描數(shù)據(jù)，所述二次數(shù)據(jù)處理單元用于剔除錯誤的激光掃描數(shù)據(jù)，所述三次特征提取單元用于根據(jù)處理后的激光掃描數(shù)據(jù)提取周圍環(huán)境的線段特征信息，所述四次地圖匹配單元用于將線段特征信息和地圖進行匹配，獲取探測裝置第二位置信息；

所述三次特征提取單元包括一次建模子單元和二次提取子單元，所述一次建模子單元用于建立環(huán)境模型，所述二次提取子單元用于根據(jù)環(huán)境模型提取線段特征信息；

所述的方法，包括：所述一次建模子單元用于建立環(huán)境模型：將環(huán)境中的平面在地圖中用線段表示，地圖中線段P1P2對應(yīng)環(huán)境中的一個平面，從坐標(biāo)原點O向P1P2作垂線，交于點P，假定A(x,y)為線段P1P2上的一點，則線段P1P2在全局坐標(biāo)系中表示為：xcosβ+ysinβ-ρ＝0，在式子里，β表示OP和全局坐標(biāo)系X軸正方向的夾角，ρ表示向量在單位向量的投影；探測裝置的局部坐標(biāo)系和激光測距儀的局部坐標(biāo)系重合，設(shè)某個激光掃描數(shù)據(jù)為(ρi,αi)，ρi表示測量的距離，αi表示激光束相對于探測裝置局部坐標(biāo)系x軸正方向的角度，則該掃描數(shù)據(jù)在探測裝置局部坐標(biāo)系中的坐標(biāo)(xi,yi)為：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述二次提取子單元用于根據(jù)環(huán)境模型提取線段特征信息：將探測裝置在k時刻的位置用向量X(k)＝

[x(k),y(k),θ(k)]T表示，激光測距儀在該時刻對探測裝置周圍環(huán)境進行一次掃描,獲得n個離散的激光掃描數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)以極坐標(biāo)形式表述，在探測裝置局部坐標(biāo)系中以(xL(i),yL(i))(1≤i≤n)表示，在全局坐標(biāo)系中對應(yīng)的坐標(biāo)為(xG(i),yG(i))(1≤i≤n)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述四次地圖匹配單元用于將線段特征信息和地圖進行匹配：對于環(huán)境中的某個平面在地圖中對應(yīng)的線段P1P2，如果激光束打在該平面上并且返回數(shù)據(jù)用極坐標(biāo)表示為(ρi,αi)，則全局坐標(biāo)為(xG(i),yG(i))；采用下式計算匹配因子：RU＝2+|xG(i)cosβ+yG(i)sinβ-ρ|2，若滿足RU≤MH，MH∈[150mm,250mm]，則點(xG(i),yG(i))與線段P1P2匹配；從n個激光數(shù)據(jù)中找到與線段P1P2匹配的數(shù)據(jù)，完成線段特征信息和地圖匹配。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述綜合定位單元用于根據(jù)第一位置和第二位置確定探測裝置的定位：RX＝q1RX1+q2RX2，在式子里，RX表示探測裝置的定位，RX1表示探測裝置的第一位置，RX2表示探測裝置的第二位置，q1、q2表示權(quán)重系數(shù)，q1+q2＝1；

所述評價單元包括第一精度評價子單元、第二精度評價子單元和綜合精度評價子單元，所述第一精度評價子單元用于獲取探測裝置定位精度的第一評價值，所述第二精度評價子單元用于獲取探測裝置定位精度的第二評價值，所述綜合精度評價子單元根據(jù)第一評價值和第二評價值對定位精度進行評價。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一精度評價子單元用于獲取探測裝置定位精度的第一評價值，采用下式進行：

在式子里，DT1表示第一評價值,表示探測裝置定位次數(shù)，F(xiàn)N_i表示第i次定位中探測裝置的真實位置，RX_i表示第i次定位中探測裝置的定位；

所述第二精度評價子單元用于獲取探測裝置定位精度的第一評價值，采用下式進行：在式子里，DT₂表示第二評價值,m表示探測裝置的個數(shù)，F(xiàn)N_j表示第j個探測裝置的真實位置，RX_j表示第j個探測裝置的定位；

所述綜合精度評價子單元根據(jù)第一評價值和第二評價值對定位精度進行評價：計算定位精度的綜合評價值：在式子里，DT表示綜合評價值；綜合評價值越小，表示定位精度越高。